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perf-read-flamegraph —— 如何分析 perf 的图（动手复现） ​

代码获取：本实验源码与一键复现脚本已随公开仓库发布，clone 即得：git clone --depth 1 https://github.com/derekzhuo/geek-doc.cn.git，目录 public/demos/perf-read-flamegraph/。

配套讲解文章：如何分析 perf 的图：火焰图/perf report/perf annotate 实战读图手册。本目录提供可一键复现的源码、脚本和三张真实生成的火焰图 SVG。

更新时间：2026-09-08

0. 这个实验演示什么 ​

一个约 90 行的 C 程序 hotspot.c，刻意制造三种典型火焰图形态，并提供 base / opt 两个版本：

函数形态base → opt
hash_djb2宽平顶叶子热点（重复算哈希）缓存为查表，self 占比 21.16% → 0.30%
walk_array中等宽度高原（顺序访存）不变，但相对占比因分母变小而升高
deep_chain → leaf_spin又高又窄尖塔（深调用链空转）不变，充当对照组（56.63% → 56.50%）

同时复现几个真实的坑：云主机硬件 PMU not supported、--call-graph fp 回栈断成 [unknown]、样本量与占比可信度、优化后占比反升的分母效应、单次计时被调度噪声干扰。

1. 实测环境 ​

Linux 3.10.0-1160.el7.x86_64, 4 核 x86_64, load avg 0.01
gcc 4.8.5 (-O2 -g -fno-omit-frame-pointer -std=gnu99)
perf 3.10 (kernel-tools)
kernel.perf_event_paranoid = -1（普通用户可采样）
FlameGraph: Brendan Gregg 官方工具集

2. 准备 FlameGraph ​

bash
git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph.git
export FG=$HOME/FlameGraph     # run_lab.sh 默认读 ~/FlameGraph

权限：若 perf record 报 Permission error，需 sudo 或让管理员 sudo sysctl -w kernel.perf_event_paranoid=-1。

3. 一键复现 ​

bash
make record          # 等价于 bash run_lab.sh
# 或手动：
gcc -O2 -g -fno-omit-frame-pointer -std=gnu99 hotspot.c -o hotspot
FG=$HOME/FlameGraph bash run_lab.sh

脚本依次执行：7 次计时 → 两版 perf stat → 两版 perf record（dwarf 回溯）→ self/children perf report → perf annotate hash_djb2 → 折叠栈 + 两张火焰图 → 一张差分火焰图，结果写入 images/。

4. 本次真实结果 ​

perf report --no-children（self 占比）：

base: leaf_spin 56.63% | hash_djb2 21.16% | walk_array 19.23%
opt : leaf_spin 56.50% | walk_array 36.56% | hash_djb2  0.30%

最小墙钟时间：base 0.44s → opt 0.31s（约 −29%；共享主机计时抖动大，须多次取最小值）。

perf annotate hash_djb2 热点集中在紧循环：两条 add 合计 62.68%、movzbl 取字符 26.06%。

5. 三张图怎么看 ​

  • images/flame_base.svg：顶部最宽平顶 leaf_spin(~56%)；hash_djb2(~21%) 坐在 hash_all 上。
  • images/flame_opt.svg：hash_djb2 塌缩成 0.3% 细线；leaf_spin 不变；walk_array 视觉变宽是分母效应。
  • images/flame_diff.svg：哈希栈呈蓝色（被优化消除）；参数顺序 difffolded.pl folded_opt.txt folded_base.txt，后一个是基准。

在浏览器打开 SVG 可交互：悬停看占比、点击放大子树、Ctrl-F 搜索函数。

6. 文件清单 ​

文件说明
hotspot.c含三类热点形态的实验程序（base/opt 由命令行参数切换）
run_lab.sh一键复现脚本
Makefilebuild / record / svg / clean 目标
images/flame_base.svg优化前 CPU 火焰图（真实采样）
images/flame_opt.svg优化后 CPU 火焰图（真实采样）
images/flame_diff.svgopt vs base 差分火焰图（真实采样）

一句话总结 ​

这个实验用三类典型热点（宽平顶哈希、顺序访存高原、深链尖塔）演示火焰图全流程：缓存哈希优化使 self 从 21% 降到 0.3%，并提示读图要警惕占比分母效应、帧指针断栈和云主机无 PMU 等坑。